ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК G01D7/00 

Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для визуального анализа и регистрации параметров сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн).

Из известных устройств в качестве прототипа выбрано индикаторное устройство, которое содержит приемную антенну, широкополосный усилитель, смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, четыре ключа, два умножителя частоты на восемь, два делителя частоты на восемь, шесть полосовых фильтров, три частотных детектора, три электронно-лучевые трубки, два амплитудных детектора, три дифференцирующие цепи, обнаружитель, элемент задержит, фазовый детектор, фильтр нижних частот, формирователь управляющего сигнала, элемент управляемой задержки, блок поиска, элемент совпадения, накопитель, пороговый блок, генератор опорного напряжения и фазовращатель на 90^о.

Индикаторное устройство, выбранное в качестве прототипа, обеспечивает поиск, обнаружение в заданном диапазоне частот ЛЧМ-МФМн сигналов и визуальную оценку их основных параметров на экранах трех электронно-лучевых трубок "ЭЛТ". При этом дополнительные (зеркальный и комбинационные) каналы приема подавляются.

Однако с точки зрения расширения диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина целесообразно не подавлять дополнительные каналы приема, а использовать их.

Целью изобретения является расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены седьмой полосовой фильтр, третий амплитудный детектор, второй накопитель, третий пороговый блок, фазоинвертор, второй однополярный вентиль, второй элемент совпадения, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, элемент ИЛИ, второй, третий и четвертый блоки анализа, причем к выходу второго перемножителя последовательно подключены седьмой полосовой фильтр, третий амплитудный детектор, второй накопитель, второй вход которого соединен с первыми выходами второго и четвертого блоков анализа, третий пороговый блок, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и второй блок анализа, к выходу третьей дифференцирующей цепи последовательно подключены фазометр, второй однополярный вентиль, второй элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, пятый ключ, во второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, седьмой ключ: второй вход которого соединен с выходом порогового блока, и третий блок анализа, к выходу пятого ключа последовательно подключены восьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока, и четвертый блок анализа, вторые входы второго, третьего и четвертого блоков анализа соединены с выходом усилителя промежуточной частоты, третьи входы соединены с вторым выходом блока поиска, а первые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков анализа через элемент ИЛИ подключены к входу блока поиска, вторые выходы первого и третьего блоков анализа подключены к второму входу первого накопителя, вторые выходы второго и четвертого блоков анализа подключены к второму входу второго накопителя.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1. Структурные схемы обнаружителя и блоков анализа изображены на фиг. 2 и 3. Вид возможных осциллограмм показан на фиг. 4. Частотные и временные диаграммы, поясняющие работу устройства, представлены на фиг. 5, 6, 7, 8 и 9.

Индикаторное устройство содержит генератор 1 развертки, первую ЭЛТ 2, антенну 3, широкополосный усилитель 4, первый частотный детектор 5, первую и вторую дифференцирующие цепи 6 и 7, смеситель 8, усилитель 9 промежуточной частоты, первый ключ 10, первый умножитель частоты на восемь, первый полосовой фильтр 12, первый делитель 13 частоты на восемь, второй полосовой фильтр 14, первый перемножитель 15, третий полосовой фильтр 16, второй умножитель 17 частоты на восемь, четвертый полосовой фильтр 18, второй делитель 19 частоты на восемь, пятый полосовой фильтр 20, фазовый детектор 21, фильтр 22 нижних частот, формирователь 23 управляющего сигнала элемент 24 управляемый задержки, обнаружитель 25, элемент 26 задержки, второй ключ 27, блок 28 поиска, гетеродин 29, второй частотный детектор 30, фазовращатель 31 на 90^о, генератор 32 опорного напряжения, вторую ЭЛТ 33, третью ЭЛТ 34, второй амплитудный детектор 35, третий частотный детектор 36, третью дифференцирующую цепь 37, первый однополярный вентиль 38, в первый элемент 39 совпадения, третий ключ 40, второй перемножитель 41, шестой полосовой фильтр 42, первый амплитудный детектор 43, первый накопитель 44, первый пороговый блок 45, четвертый ключ 46, информационный вход 47, вход сброса 48, третий умножитель 49 частоты на восемь, первый и второй измерители 50 и 51 ширины спектра, блок 52 сравнения, второй пороговый блок 53, первый блок 54 анализа, элемент ИЛИ 55, фазоинвертор 56, второй однополярный вентиль 57, второй элемент 58 совпадения, пятый ключ 59, седьмой полосовой фильтр 60, третий амплитудный детектор 61, второй накопитель 62, третий пороговый блок 63, шестой ключ 64, второй блок 65 анализа, седьмой ключ 66, третий блок 67 анализа, восьмой ключ 68, четвертый блок 69 анализа, первый, второй и третий входы 70, 72, 74 блока анализа. Первый и второй выходы 71, 73 блока анализа. Причем к выходу антенны 3 последовательно подключены широкополосный усилитель 4, смеситель 8, второй вход которого через гетеродин 29 соединен с выходом блока 28 поиска, усилитель 9 промежуточной частоты, частотный детектор 36, дифференцирующая цепь 37, однополярный вентиль 38, элемент 39 совпадения, второй вход которого через амплитудный детектор 36 соединен с выходом усилителя 9 промежуточной частоты, ключ 40, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 промежуточной частоты, ключ 46, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 45, блок 54 анализа и элемент ИЛИ 55, выход которого соединен с входом блока 28 поиска. К выходу широкополосного усилителя 4 последовательно подключены перемножитель 41, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 промежуточной частоты, полосовой фильтр 42, амплитудный детектор 43, накопитель 44, второй вход которого соединен с вторыми выходами блоков 54 и 67 анализа, и пороговый блок 45. К выходу перемножителя 41 последовательно подключены полосовой фильтр 60, амплитудный детектор 61, накопитель 62, второй вход которого соединен с вторыми выходами блоков 65 и 69 анализа, и пороговый блок 63. К выходу дифференцирующей цепи 37 последовательно подключены фазоинвертор 56, однополярный вентиль 57, элемент 58 совпадения, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 35, ключ 59, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 промежуточной частоты, ключ 66, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 45, и блок 67 анализа. К выходу ключа 40 последовательно подключены ключ 64, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 63, и блок 65 анализа. К выходу ключа 59 последовательно подключены ключ 68, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 63, и блок 69 анализа. Первые выходы блоков 54, 65, 67 и 69 анализа подключены через элемент ИЛИ 55 к входу блока 28 поиска. Вторые выходы блоков 54 и 67 подключены к второму входу накопителя 44. Вторые выходы блоков 65 и 69 подключены к второму входу накопителя 62. Вторые входы указанных блоков соединены с выходами усилителя 9 промежуточной частоты, а третьи входы соединены с вторым выходом блока 28 поиска. Блок 54 (65, 67, 69) анализа содержит последовательно подключенные к выходу усилителя 9 промежуточной частоты (вход 70) ключ 10, второй вход которого соединен с выходом обнаружителя 25, умножитель 11 частоты на восемь, полосовой фильтр 12, делитель 13 частоты на восемь полосовой фильтр 14, частотный детектор 5, дифференцирующая цепь 6, дифференцирующая цепь 7, генератор 1 развертки и горизонтальный электрод ЭЛТ 2, вертикальный электрод которой соединен с выходом дифференцирующей цепи 6. К выходу полосового фильтра 14 последовательно подключены элемент 24 управляемой задержки, перемножитель 15, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 промежуточной частоты (вход 70), полосовой фильтр 16, умножитель 17 частоты на восемь, полосовой фильтр 18, делитель 19 частоты на восемь, полосовой фильтр 20, фазовый детектор 21, второй вход которого соединен с выходом генератора 32 опорного напряжения, фильтр 22 нижних частот, и формирователь 23 управляющего сигнала, выход которого соединен с вторым входом элемента 24 управляемой задержки. К выходу ключа 46 (64, 66, 68) (вход 72) последовательно подключены обнаружитель 25, второй вход которого через элемент 26 задержки соединен с его выходом, и вертикальный электрод ЭЛТ 33, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом блока 28 поиска (вход 74). К выходу полосового фильтра 16 последовательно подключены ключ 27, второй вход которого соединен с выходом обнаружителя 25, частотный детектор 30 и модулирующий электрод ЭЛТ 34, вертикальный электрод которой непосредственно, а горизонтальный электрод через фазовращатель 31 на 90^о соединен с выходом генератора 32 опорного напряжения. Первые выходы блоков анализа (выход 70) подключены к вторым входам накопителей 44 и 62. Вторые выходы указанных блоков анализа (выход 73) подключены к элементу 55 ИЛИ. Обнаружитель 25 снабжен последовательно подключенными к его информационному входу 47 умножителя 39 частоты на восемь, измерителем 51 ширины спектра, блоков 52 сравнения, второй вход которого через измеритель 50 ширины спектра соединен с входом 47, и пороговым блоком 53, подсоединенным посредством входа 48 сброса к выходу элемента 26 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот Дf осуществляется с помощью блока 28 поиска, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 29. Одновременно блок 28 поиска формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 33, которая используется как ось частот и соответствует полосе обзора заданного диапазона частот. Ключи 10, 27, 40, 46, 59, 64, 66 и 68 в исходном состоянии закрыты.

Принимаемый сигнал с комбинированной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн)
U_c(t)= V_c˙cos[2 π f_c t+π γ t²+
+ϕ_к(t)+ϕ_c] , 0≅t≅t_н где V_c, f_c, ϕ_c, τ_и - амплитуда, начальная несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;
γ= - скорость изменения частоты внутри импульса;
Δf_д - девиация частоты;
ϕ_к(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М(t) (фиг. 9 а), причем ϕ_к(t) = const при K τ_э<t<(K+1)τ_э и может изменяться скачком при t = K τ_э, т. е. на границах между элементарными посылками (К = 1, 2 . . . , N - 1);
τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью τ_и( τ_и = N τ_э) с выхода приемной антенны 3 через широкополосный усилитель 4 поступает на первый вход смесителя 8, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 29 линейно изменяющейся частоты
U_г(t)= V_г˙cos[2 π f_г t+π γ₁ t²+
+ϕ_г), 0≅t≅T_п, где V_г, f_г, ϕ_г, T_п - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина;
γ₁= - скорость изменения частоты гетеродина.

На выходе смесителя 8 образуются напряжения комбинационных частот (фиг. 6 а): f_c1= f_г+γ₁ t-f_c-γ t= f_пр+(γ₁-γ)t f_c2= 2 f_г+γ₂ t-f_c-γ t где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал; второй индекс обозначает номер гармоники частоты гетеродина, участвующей в преобразовании частоты принимаемого сигнала:
2f_г- вторая гармоника частоты гетеродина;
γ₂ - скорость изменения второй гармоники частоты гетеродина (γ₂= 2 γ₁).

Частота настройки f_н1 и полоса пропускания Δf₁ усилителя 9 промежуточной частоты выбираются следующим образом:
f_н1 = f_пр, Δf₁ = 2 f_пр
Частота настройки f_н2 и полоса пропускания Δf₂ полосового фильтра 42 выбираются следующим образом:
f_н2= f_r+ f_пр, Δf₂ = f_пр.

Частота настройки f_н3 и полоса пропускания Δf₃ полосового фильтра 60 выбираются следующим образом:
f_н3= 2f_r+ f_пр, Δf₃ = f_пр
Усилителем 9 выделяется напряжение только промежуточной частоты (фиг. 7 а) U_пр1(t)= V_пр˙cos[2 π f_пр t-ϕ_к(t)+ +π(γ₁-γ)t₂+ϕ_пр] , где U_пр= K₁U_с·U_r; 0 ≅t≅τ_и; К₁ - коэффициент передачи смесителя; f_пр = f_г - f_c - промежуточная частота; ϕ_пр= ϕ_г-ϕ_c - промежуточная начальная фаза.

Это напряжение одновременно поступает на вторые входы перемножителей 41 и 15, на выходе ключей 10, 40 и 59, амплитудного 35 и частотного 36 детекторов. Амплитудный детектор 35 выделяет огибающую сигнала (фиг. 7 в), которая поступает на первые входы элементов 39 и 58 совпадения.

С выхода частотного детектора 36 видеосигнал V₃₆ (фиг, 7 г), форма которого соответствует закону изменения частоты f_c1 сигнала (фиг. 7 б), поступает на вход дифференцирующей цепи 37, выходное напряжение (фиг. 7 д) которого через однополярный вентиль 38 (фиг. 7 е) поступает на второй вход элемента 39 совпадения. Однополярные вентили 38 и 57 пропускают только положительные импульсы. Так как напряжения, поступающие на два входа элемента 39 совпадения, занимают на временной оси один и тот же интервал времени, то элемент 39 совпадения срабатывает и своим выходным напряжением (фиг. 7 ж) открывает ключ 40.

Положительный импульс (фиг. 7 д) с выхода дифференцирующей цепи 37 одновременно поступает на вход фазоинвертора 56, на выходе которого образуется отрицательный импульс (фиг. 7 з). Указанный импульс пропускается однополярным вентилем 57.

Напряжение U_пр1( t ) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты одновременно поступает на второй вход перемножителя 41, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U_c(t) с выхода широкополосного усилителя 4. На выходе перемножителя 41 образуются напряжения комбинационных частот. Однако в полосу пропускания Δf₂ полосового фильтра 42 попадают напряжение только суммарной частоты (фиг. 6 а)
U
+ϕ_г), 0≅t≅τ_и, где U_r1= K₂U_с·U_пр;
К₂ - коэффициент передачи перемножителя: которое после детектирования в амплитудном детекторе 43 поступает на вход накопителя 44, где оно интегрируется, а затем сравнивается с пороговым напряжением V_пор1 в пороговом блоке 45. При этом пороговый уровень V_пор1 выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня V_пор1 в пороговом блоке 45 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключей 46 и 66, открывая их.

При этом напряжение U_пр1(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытые ключи 40 и 46 поступают на первый вход блока 54 анализа, а именно, на вход обнаружителя 25 (вход 72). На выходе умножителя 49 частоты на восемь обнаружителя 25 образуется колебание
U₁(t)= V_пр cos[16π f_пр t+
+8π(γ₁-γ)t²+8 ϕ_пр] в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₈ восьмой гармоники сигнала определяется длительностью τ_и сигнала (Δf₈= ), тогда как ширина спектра Δf_cпринимаемого сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок (^Δfc⁼), т. е. ширина спектра Δf₈ восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала = N.

Cледовательно, при умножении частоты ЛЧМ-МФМн сигнала на восемь его спектр "сворачивается" в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ЛЧМ-МФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на входе устройства меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δf_c входного сигнала измеряется с помощью измерителя 50, а ширина спектра Δf₈ восьмой гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 51. Напряжения V и V₈, пропорциональные Δf_c и Δf₈соответственно, с выходов измерителей 50 и 51 ширины спектра поступают на два входа блока 52 сравнения. Так как V >> V₈, то на выходе блока 52 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением U_пор2 в пороговом блоке 53. Пороговое напряжение U_пор2 превышает только при обнаружении ЛЧМ-МФМн сигнала. При превышении порогового уровня V_пор2 в пороговом блоке 53 формируется постоянное напряжение, которое поступает через элемент ИЛИ 55 (выход 73) на управляющий вход блока поиска 28, переводя его в режим остановки, на вход элемента 26 задержки, на управляющие входы ключей 10 и 27, открывая их, и на вертикальный электрод ЭЛТ 33. С этого момента времени просмотр заданного диапазона Af и поиск ЛЧМ-МФМн сигналов прекращается на время визуального анализа основных параметров обнаруженного ЛЧМ-МФМн сигнала, которое определяется временем задержки τ₃ элемента 26 задержки. При этом на экране ЭЛТ 33 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет начальную несущую частоту f_c обнаруженного ЛЧМ-МФМн сигнала (фиг. 4а).

При прекращении просмотра заданного частотного диапазона Дf (при остановке блока 28 поиска) усилителем 9 промежуточной частоты выделяется напряжение (фиг. 9 б) U_пр2(t)= V_пр cos[2π f_пр t+π γ t²+ +ϕ_к(t)+ϕ_пр] , которое через открытый ключ 10 поступает на вход умножителя 11 частоты на восемь. На выходе умножителя 11 частоты на восемь образуется напряжение
U₂(t)= V_пр cos[16π f_пр t+
+8πγt²+8 ϕ_пр] , 0≅t≅τ_и, которое выделяется полосовым фильтром 12 и поступает на вход делителя 13 частоты на восемь. На выходе последнего образуется напряжение (фиг. 9 в).

U₃(t)= V_пр cos[π f_пр t+
+πγt²+ ϕ_пр] , 0≅t≅τ_и, которое представляет собой ЛЧМ сигнал на промежуточной частоте и выделяется полосовым фильтром 14. Это напряжение поступает на вход частотного детектора 5, на выходе которого образуется видеоимпульс (фиг. 9 г), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции. Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 5 поступает на вход дифференцирующей цепи 6, выходной импульс (фиг. 9 д) которой подается на вертикальный электрод ЭЛТ 2 и на вход дифференцирующей цепи 7, формирующей короткие разнополярные импульсы (фиг. 9 е). При этом положительным коротким импульсом запускается, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 1 развертки. Сформированное пилообразное напряжение (фиг. 9 ж) поступает на горизонтальный электрод ЭЛТ 2, на экране образуется прямоугольный импульс (фиг. 4 б), длительность которого пропорциональна длительности τ_и принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала, амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты γ внутри импульса, а площадь осциллограммы поропорциональна девиации частоты Δf_γ ( Δ f_γ= γ τ_и) принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала.
Для визуальной оценки основных параметров принимаемого сигнала на экран ЭЛТ 2 наносится координатная частотно-временная сетка.

Напряжение U₃(t) (фиг. 9в) с выхода полосового фильтра 14 одновременно поступает на информационный вход элемента 24 управляемой задержки, на выходе которого образуется напряжение U₄(t)= U₃(t-τ)= V_пр cos[2 π f_прx x(t-τ)+π γ(t-τ)²+ϕ_пр), 0≅t≅τ_и Это напряжение подается на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого поступает принимаемый ЛЧМ-МФМн сигнал U_пр2(t) (фиг. 9 б) промежуточной частоты с выхода усилителя 9 промежуточной частоты. На выходе перемножителя 15 образуется напряжение биений (фиг. 9 з). U(t)= V_δ cos[2 π f_δ t+ϕ_к(t)+ +ϕ_δ] , 0≅t≅τ_и где U_δ= K₂U2п

_р;
f_δ= γ˙τ- частота биений;
ϕ_δ= 2 π f_пр τ-π γ τ² - начальная фаза биений, которое представляет собой ФМн сигнал на частоте биений. Напряжений U( t ) выделяется полосовым фильтром 16 и поступает на вход умножителя 17 частоты на восемь, на выходе которого образуется гармоническое колебание
U(t)= V_δ cos(16 π f_γ t+8 ϕ_δ),
0≅t≅τ_и Напряжение U(t) выделяется полосовым фильтром 18 и поступает на вход делителя 19 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение (фиг. 9 и)
U(t)= V_δ cos(2 π f_δ t+ ϕ_δ),
0≅t≅τ_и которое представляет собой гармоническое колебание на частоте биений. Напряжение U(t) выделяется полосовым фильтром 20 и поступает на первый вход фазового детектора 21, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 32 опорного напряжения
U₀(t)= V₀ cos(2 π f₀ t+ϕ₀) , где V₀, f₀, ϕ₀ - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератора.

Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте или фазе, то на выходе фазового детектора 21 образуются управляющие напряжения.

Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависит от степени и направления отклонения частоты биений f_δ, от частоты f₀генератора 32 опорного напряжения. Управляющее напряжение выделяется фильтром 22 нижних частот и с помощью формирователя 23 управляющего сигналом воздействует на управляющий вход элемента 24 управляемой задержки, изменяя величину задержки τтак, чтобы выполнялось равенство f_δ= γ τ= f₀. Для визуальной оценки величины скачков фазы Δϕи кратности фазовой манипуляции принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала используется ЭЛТ 34 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 32 опорного напряжения, частота которого поддерживается равной частоте биений f_δ(f₀ = f_δ) c помощью системы фазовой автоподстройки частоты. Напряжение U(t) (фиг. 9 з) с выхода полосового фильтра 16 через открытый ключ 27 поступает на вход частотного детектора 30, на выходе которого формируется последовательность коротких равнополярных импульсов (фиг. 9 к), временное положение которых соответствует моментам скачкообразного изменения фазы сигнала (фиг. 9 з).

Напряжение U₀(t) с выхода генератора 32 опорного напряжения поступает непосредственно на вертикальный электрод, а через фазовращатель 31 на 90^о - на горизонтальный электрод ЭЛТ 34, образуя на ее экране круговую развертку. Сформированная последовательность коротких разнополярных импульсов (фиг. 9 к) с выхода частотного детектора 30 поступает на модулирующий электрод ЭЛТ 34 и осуществляет модуляцию ее электронного луча по яркости. На экране ЭЛТ 34 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг. 4 в, г, д). Количество точек определяет кратность m фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы Δ ϕ принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала. При неравенстве частот (f_δ≠f₀) яркостные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой и достоверность визуальной оценки кратности m фазовой манипуляции и величины скачков фазы Δ ϕ принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала резко снижается. Для устранения этого недостатка используется система фазовой автоподстройки частоты.

Время задержки τ₃ элемента 26 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 2, 33 и 34. По истечении этого времени напряжение с выхода элемента 26 задержки поступает на входы сброса обнаружителя 25 и накопителя 44 и сбрасывает их содержимое на нулевые значения. При этом блок 28 поиска переводится в режим перестройки, а ключи 10 и 27 закрываются, т. е. переводятся в свои исходные состояния. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Дf и поиск ЛЧМ-МФМн сигналов продолжается.

В случае обнаружения следующего ЛЧМ-МФМн сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема ЛЧМ-МФМн сигнала по основному каналу на частоте f_с (фиг. 5). При этом параметры принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала анализируются с помощью блока 54 анализа.

Если ЛЧМ-МФМн сигнал принимается по зеркальному каналу (фиг. 6 б)
U₃(t)= V₃˙cos[2 π f₃ t+π γ t²+
+ϕ_к(t)+ϕ₃] , 0≅t≅τ_и то в смесителях 8 он преобразуется в напряжения следующих частот: f₃₁= f₃+γ t-f_г-γ_г t= f_пр+(γ-γ₁)t ,
f₃₂= 2 f_г+γ₂ t-f₃-γ t. Однако только напряжение промежуточной (разностной) частоты (фиг. 8 а) U_пр3(t)= V_пр1˙cos[2 π f_пр t+ϕ_к(t)-
-π(γ₁-γ) t²+ где ^Uпр₁^=K1^U3^·Ur; f_пр = f₃ - f_г - промежуточная частота; ϕ_пр1= ϕ₃-ϕ_г
попадает в полосу пропускания Δf₁ усилителя 9 промежуточной частоты. Напряжение U_пр3(t) одновременно поступает на входы амплитудного 35 и частотного 36 детекторов. Амплитудный детектор 35 выделяет огибающую напряжения V₃₅ (фиг. 8 а), которая поступает на первые входы элементов 39 и 58 совпадения. С выхода частотного детектора 36 видеоимпульс V₃₆ (фиг. 8 г), форма которого изменяется по закону линейно падающей пилы, поступает на вход дифференцирующей цепи 37, выходной импульс (фиг. 8 д) которой подается на входы однополярного вентиля 38 и фазоинвертора 56. Однополярный вентиль 38 не пропускает указанный импульс. На выходе фазоинвертора 56 образуется положительный импульс (фиг. 8 е), которой через однополярный вентиль 57 (фиг. 8 ж) поступает на второй вход элемента 58 совпадения. Последний срабатывает и своим выходным импульсом (фиг. 8 з) открывает ключ 59.

Напряжение U_пр3(е) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты одновременно поступает на второй вход перемножителя 41, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U₃(t) с выхода широкополосного усилителя 4. На выходе перемножителя 41 образуется напряжение
U_г2(t)= V_г2˙cos[2 π f_г t+π γ₁ t²+
+ϕ_г] , 0≅t≅τ_и , где ^Uпр₂^=K2^U3^·Uпр₁,
которое выделяется полосовым фильтром 42 и после детектирования в амплитудном детекторе 43 поступает на вход накопителя 44, а затем на вход порогового блока 45. Сформированное постоянное напряжение с выхода порогового блока 45 поступает на управляющие входы ключей 46 и 66, открывая их.

При этом напряжение U_пр3(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытые ключи 59 и 66 поступает на вход блока 67 анализа, где визуально анализируются параметры ЛЧМ-МФМн сигналы, принимаемого по зеркальному каналу.

Если ЛЧМ-МФМн сигнал принимается по первому комбинационному каналу (фиг. 6 в).

U_к1(t)= V_к1˙cos[2 π f_к1}t+πγt2₊
+ϕ_r(t)+ то в смесителях 8 он преобразуется в напряжения следующих частот: f₁₂= 2 f_г+γ₂ t-f_к1}-γ f₁₁= f_к1+γ_к1}+γt
Однако только напряжение с частотой f₁₂ попадает в полосу пропускания Δf₁ усилителя 9 промежуточной частоты (фиг. 7 а) U_пр4(t)= V_пр2˙cos[2 π f_пр t+ϕ_к(t)- -π(γ₂-γ) t²+ где U= K₁U_к1-U_r; f_пр = 2f_г - f_K1 - промежуточная частота; ϕ_пр2= ϕ_г-ϕ_к1.

Это напряжение одновременно поступает на входы амплитудного 35 и частотного 36 детектора. Амплитудный детектор 35 выделяет огибающую напряжения V₃₅ (фиг. 7 в), которая поступает на первые входы элементов 39 и 58 совпадения с выхода частотного детектора 36, видеоимпульс V₃₆(фиг. 7 г), форма которого изменяется по закону линейно возрастающей пилы (фиг. 7 б), поступает на вход дифференцирующей цепи 37, выходной импульс (фиг. 7 д), которой подается на входы однополярного вентиля 38 и фазоинвертора 56. Выходной импульс однополярного вентиля 38 (фиг. 7 е) поступает на второй вход элемента 39 совпадения, выходной импульс которого (фиг. 7 ж) поступает на управляющий вход ключа 40, открывая его.

Напряжение U_прн(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты поступает на второй вход перемножителя 41, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U_к1(t) с выхода широкополосного усилителя 4. На выходе перемножителя 41 образуется напряжение U_г3(t)V_г3˙cos(4 π f_г t+π γ₂ t+ +ϕ_г), 0≅t≅τ_и где U= K₂U_к1U, которое выделяется полосовым фильтром 60 и после детектирования в амплитудном детекторе 61, интегрирования в накопителе 62 поступает на вход порогового блока 63, на выходе которого образуется постоянное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключей 64 и 68, открывая их. При этом напряжение U_пр4(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытые ключи 40 и 64 поступает на вход блока 65 анализа, где визуально анализируются параметры ЛЧМ-МФМн сигнала, принимаемого по первому комбинационному каналу.

Если ЛЧМ-МФМн сигнал принимается по второму комбинационному каналу (фиг. 6 г) U_к2(t)= V_к2˙cos(4 π f_к2}t+πγt+ +ϕ_к(t)+, то в смесителях 8 он преобразуется в напряжения следующих частот: f₂₂= 2f_к2}+γ
f₂₁= f_к2+γ t-f_г-γ₁ t Однако только напряжение с частотой f₂₂ попадает в полосу пропускания усилителя 9 промежуточной частоты (фиг. 8 а) U_пр5(t)= V_пр3˙cos[2 π f_пр t+ϕ_к(t)- -π(γ₂-γ) τ²+ где U= K₁U_к2U_r; f_пр = f_K2 - 2 f_г - промежуточная частота; ϕ_пр3= ϕ_к2-ϕ_г.

Это напряжение поступает на входы амплитудного 35 и частотного 36 детекторов. Амплитудный детектор 35 выделяет огибающую напряжения V₃₅(фиг. 8 в), которая поступает на первые входы элементов 39 и 58 совпадения. С выхода частотного детектора 36 видеоимпульс V₃₆ (фиг. 8 г), форма которого изменяется по закону линейно падающей пилы (фиг. 8 б), поступает на вход дифференцирующей цепи 37, выходной импульс (фиг. 8 д) которой подается на вход дифференцирующего вентиля 38 и фазоинвертора 56. Однополярный вентиль 38 не пропускает указанный импульс. На выходе фазометра 56 образуется положительный импульс (фиг. 8 е), который через однополярный вентиль 57 (фиг. 8 ж) поступает на второй вход элемента 58 совпадения. Последний срабатывает и своим выходным импульсом (фиг. 8 з) открывает ключ 59.

Напряжение U_пр5(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты поступает на второй вход перемножителя 41, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U_K2(t) с выхода широкополосного усилителя 4. На выходе перемножителя 41 образуется напряжение U_г4(t)= V_гн˙cos˙(4 π f_г t+π γ₂ t²+ +ϕ_г), 0≅t≅τ_и где ^Ur₄^=K2^Uк2^Uпр₃,
которое выделяется полосовым фильтром 60 и после детектирования в амплитудном детекторе 61, интегрирования в накопителе 62 поступает на вход порогового блока 63, на выходе которого образуется постоянное напряжение. Это напряжение поступает на управляющие входы ключей 64 и 68, открывая их. При этом напряжение U_пр5(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытые ключи 59 и 68 поступают на вход блока 69 анализа, где визуально анализируются параметры ЛЧМ-МФМн сигнала, принимаемого по второму комбинационному каналу.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает расширение в четыре раза диапазона частотного поиска сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием зеркального и комбина- ционных каналов. (56) Авторское свидетельство СССР
N 1744472, кл. G 01 D 7/10, 1991.

Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для визуального анализа и регистрации параметров сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛМЧ - МФМн). С целью расширения диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина устройство содержит генератор 1 развертки, первую ЭЛТ 2, антенну, широкополосный усилитель 4, первый частотный детектор 5, первую и вторую дифференцирующие цепи 6 и 7, смеситель 8, усилитель 9 промежуточной частоты, первый ключ 10, первый умножитель 11 частоты на восемь, первый полосовой фильтр 12, первый делитель 13 частоты на восемь, второй полосовй фильтр 14, первый перемножитель 15, третий полосовой фильтр 16, второй умножитель 17 частоты на восемь, четвертый полосовой фильтр 18, второй делитель 19 частоты на восемь, пятый полосовой фильтр 20, фазовый детектор 21, фильтр 22 нижних частот, формирователь 23 управляющего сигнала, элемент 24 управляемой задержки, обнаружитель 25, элемент 26 задержки, второй ключ 27, блок 28 поиска, гетеродин 29, второй частотный детектор 30, фазовращатель 31 на 90, генератор 32 опорного напряжения, вторую ЭЛТ 33, третью ЭЛТ 34, второй амплитудный детектор 35, третий частотный детектор 36, третью дифференцирующую цепь 37, первый однополярный вентиль 38, первый элемент 39 совпадения, третий ключ 40, второй перемножитель 41, шестой полосовой фильтр 42, первый амплитудный детектор 43, первый накопитель 44, первый пороговый блок 45, четвертый ключ 46, информационный вход 47, вход сброса 48, третий умножитель 49 частоты на восемь, первый и второй измерители 50 и 51 ширины спектра, блок 52 сравнения, второй пороговый блок 53, первый блок 54 анализа, элемент ИЛИ 55, фазоинвертор 56, второй однополярный вентиль 57, второй элемент 58 совпадения, пятый ключ 59, седьмой полосовой фильтр 60, третий амплитудный детектор 61, второй накопитель 62, третий пороговый блок 63, шестой ключ 64, второй блок 65 анализа, седьмой ключ 66, третий блок 67 анализа, первый, второй и третий входы 70, 72, 74 анализа, первый и второй выходы 71, 73 блока анализа. 1 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно включенные приемную антенну, широкополосный усилитель, смеситель, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилитель промежуточной частоты, третий частотный детектор, третью дифференцирующую цепь, однополярный вентиль, первый элемент совпадения, второй вход которого через второй амплитудный детектор соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, четвертый ключ и первый блок анализа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а также последовательно подключенные к выходу широкополосного усилителя второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, шестой полосовой фильтр, первый амплитудный детектор, первый накопитель и первый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, отличающееся тем, что в него введены седьмой полосовой фильтр, третий амплитудный детектор, второй накопитель, третий пороговый блок, фазоинвертор, второй однополярный вентиль, второй элемент совпадения, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, элемент ИЛИ, второй, третий и четвертый блоки анализа, причем к выходу второго перемножителя последовательно подключены седьмой полосовой фильтр, третий амплитудный детектор, второй накопитель, второй вход которого соединен с первыми выходами второго и четвертого блоков анализа, третий пороговый блок, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и второй блок анализа, к выходу третьей дифференцирующей цепи последовательно подключены фазоинвертор, второй однополярный вентиль, второй элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, седьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом первого порогового блока и третий блок анализа, к выходу пятого ключа последовательно подключены восьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока, и четвертый блок анализа, вторые входы второго, третьего и четвертого блоков анализа соединены с выходом усилителя промежуточной частоты, третьи их входы соединены с вторым входом блока поиска, а первые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков анализа через элемент ИЛИ подключены к входу блока поиска, вторые выходы первого и третьего блоков анализа подключены к второму входу первого накопителя, вторые выходы второго и четвертого блоков анализа подключены к второму входу второго накопителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок анализа выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя промежуточной частоты первого ключа, второй вход которого соединен с выходом обнаружителя, первого умножителя частоты на восемь, первого полосового фильтра, первого делителя частоты на восемь, второго полосового фильтра, первого частотного детектора, первой дифференцирующей цепи, генератора развертки и горизонтального электрода первой электронно-лучевой трубки, вертикальный электрод соединен с выходом первой дифференцирующей цепи, к выходу второго полосового фильтра последовательно подключены элемент управляемой задержки, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, третий полосовой фильтр, второй умножитель частоты на восемь, четвертый полосовой фильтр, второй делитель на восемь, пятый полосовой фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, фильтр нижних частот и формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с вторым входом элемента управляемой задержки, к выходу четвертого, шестого, седьмого, восьмого ключей последовательно подключены обнаружитель, второй вход которого через элемент задержки соединен с его выходом, и вертикальный электрод второй электронно-лучевой трубки, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом блока поиска, к выходу третьего полосового фильтра последовательно подключены второй ключ, второй вход которого соединен с выходом обнаружителя, второй частотный детектор, модулирующий электрод третьей электронно-лучевой трубки, вертикальный электрод которой непосредственно, а горизонтальный электрод через фазовращатель на 90^o соединены с выходом генератора опорного напряжения.